葡萄球菌
葡萄球菌通常是指葡萄球菌属细菌(学名:Staphylococcus),是一群革兰染色阳性球菌,镜下细菌常单个、成双、成簇或短链状排列,无鞭毛、无芽孢,除少数菌株外一般不形成荚膜。葡萄球菌营养要求不高,兼性厌氧或需氧,28~38℃均能生长,致病菌最适温度为37℃,pH为4.5~9.8,最适pH为7.4。多数葡萄球菌能分解葡萄糖、麦芽糖及蔗糖,产酸不产生气。致病性菌株能分解甘露醇。葡萄球菌对外界因素的抵抗力是无芽孢菌中最强的。葡萄球菌广泛分布于自然界,例如空气、土壤、物品、人和动物体表及与外界相通的腔道中。
根据ITIS网站(截至2024年5月),葡萄球菌科下葡萄球菌属共有44个种、21个亚种;临床上多根据能否产生凝固酶(coagulase),分为凝固酶阳性葡萄球菌(主要为金黄色葡萄球菌)和凝固酶阴性葡萄球菌;也可根据色素、生化反应等表型分类;以金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、腐生葡萄球菌3个种分别代表致病性、正常菌群或机会致病性以及非致病性葡萄球菌。葡萄球菌中金黄色葡萄球菌毒力最强。葡萄球菌在侵入部位大量繁殖的同时,产生各种毒素与酶类,形成病理损害,葡萄球菌感染的典型病理变化是化脓性炎症及脓肿形成。与葡萄球菌毒素有关的疾病,有毒性休克综合征、胃肠炎、烫伤样皮肤综合征等;与葡萄球菌入侵及播散有关的疾病,有皮肤与皮肤和软组织感染、败血症等。葡萄球菌感染最重要的治疗是手术切口和所有化脓灶的充分引流;而严重葡萄球菌感染的治疗包括加强支持疗法,引流脓液及选用适当抗菌药物等综合措施。除腐生葡萄球菌外,金黄色葡萄球菌及表皮葡萄球菌对多种抗菌药物耐药,故有必要针对其耐药特点选用敏感的抗菌药物。由于金黄色葡萄球菌菌血症易引起各种并发症,疗程通常会拉长至4~6周。
人群中带有葡萄球菌者相当普遍。人类对葡萄球菌有一定的天然免疫力,只有当皮肤黏膜受伤后,或免疫力降低时,才易引起葡萄球菌感染。葡萄球菌的传染源主要是带菌者和患者,通过受损伤的皮肤黏膜或吸入染菌尘埃,或进食含肠毒素的食物可致病。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌除了是医院获得感染的重要致病菌之外,也逐渐成为社区获得感染的重要病原体。由于对葡萄球菌致病机制并不完全清楚、流行特征亦未充分阐明,针对性措施尚不十分完善,所以预防葡萄球菌感染仍然是相当棘手的公共卫生问题。因此,对葡萄球菌感染发生和发展的预防应为综合性措施。
命名
葡萄球菌属最初与微球菌属(微球菌属)归为一类,最早在1883年由亚历山大·奥格斯顿(Alexander Ogston)在对与微球菌中毒相关的脓液进行显微镜检查时命名。在他的检查中,奥格斯顿描述了两种不同的细胞类型:链状球菌和那些像一串葡萄一样聚集的细胞,他将后者称为葡萄球菌(Staphylococcus)(希腊语σταφυλή (staphylē),意为一串葡萄)。第二年,安东·J·罗森巴赫(Anton J. Rosenbach)根据它们的色素分离并命名了两种葡萄球菌种,即金黄色葡萄球菌(S. aureus)和白色葡萄球菌(S. albus),现在称为表皮葡萄球菌(S. epidermidis)。葡萄球菌属以罗森巴赫的名字命名为(Staphylococcus,Rosenbach,1884)。
历史
奥格斯顿在1883年时发现葡萄球菌。20世纪50年代最早出现耐苄青霉素金黄色葡萄球菌。随着耐酶青霉素(如甲氧西林)和头孢菌素的广泛应用,60年代出现耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant S. aureus,MRSA)。在1950年代末和1960年代初,金黄色葡萄球菌作为住院患者的院内病原体造成了相当大的发病率和死亡率。该物种引起的主要人类感染包括、、脓疱病、烫伤性皮肤综合征、肺炎、骨髓炎、急性心内膜炎、心肌炎、心包炎、小肠结肠炎、乳腺炎、膀胱炎、前列腺炎、宫颈炎、脑炎、脑膜炎、菌血症、中毒性休克综合征以及肌肉、皮肤、泌尿生殖道、中枢神经系统和各种腹内器官的脓肿。此外,葡萄球菌肠毒素也与食物中毒有关。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌菌株在1980年代成为医院的主要临床和流行病学问题,这些菌株从医院蔓延到社区。
分类
在历史上,葡萄球菌属和微球菌属的细菌物种曾被认为与口腔球菌属(Stomatococcus)和动性球菌属(Planococcus)一起,属于微球菌科(Micrococcaceae)。后来,通过分子分析、系统发育和化学分类学的数据,科学家们发现葡萄球菌和微球菌并不密切相关。葡萄球菌属在1925年进行了首次区分为两个独立的群,即凝固酶阳性葡萄球菌和凝固酶阴性葡萄球菌。随后,根据CoNS对新生物菌素的敏感性或耐药性进行了进一步分类。对新生物菌素敏感的CoNS属于"表皮葡萄球菌组(S. epidermidis 基团)",对新生物菌素耐药的属于"腐生葡萄球菌种群(S. saprophyticus group)"。1962年以后,通过分子方法对葡萄球菌再次进行广泛的分类修订。在2004年更新的《Bergey's Manual of Systematic Bacteriology》第二版中,葡萄球菌属被重新分类到一个新的科—葡萄球菌科(Staphylococcaceae)。截至2024年4月,根据ITIS网站,葡萄球菌属共有44个种、21个亚种。葡萄球菌属还有其他分类,如:
根据色素、生化反应等表型分类
按照传统分类,葡萄球菌属中的金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、腐生葡萄球菌(S. saprophyticus)3个种分别代表致病性、正常菌群或机会致病性以及非致病性葡萄球菌。
资料整理自:
根据有无凝固酶
临床上多根据能否产生凝固酶(coagulase),分为凝固酶阳性葡萄球菌(主要为金黄色葡萄球菌)和凝固酶阴性葡萄球菌(coagulase-negative staphylococcus,CNS)。凝固酶阳性的葡萄球菌可被相应的噬菌体裂解,又分为4个噬菌体群和23个噬菌体型。葡萄球菌的噬菌体分型在流行病学调查、追查传染源和研究菌体分型与疾病类型间的关系均有重要作用。
根据核酸分析的遗传学分类
随着分子生物学技术的发展,出现了脱氧核糖核酸和核糖核酸分析的遗传学分型方法,其特异性比表型分类法高。如DNA脉冲电泳和PCR法分型等方法。依据16SrRNA不同,把葡萄球菌属又分为40个种和24个亚种。
病原学
形态特征
葡萄球菌属均革兰染色阳性,呈球形或椭圆形,直径0.5-1.5μm。固体培养基上菌落涂片,镜下可见细菌常成堆或成簇排列,类似葡萄串状;液体培养基或脓液直接涂片,镜下细菌常单个、成双、成簇或短链状排列。无鞭毛、无芽孢,除少数菌株外一般不形成荚膜。
培养特性
营养要求不高,兼性厌氧或需氧,28~38℃均能生长,致病菌最适温度为37℃,pH为4.5~9.8,最适pH为7.4。在血琼脂平板上培养18~24h,形成直径2mm左右、凸起、表面光滑、湿润、边缘整齐的有色菌落。因菌种不同而产生不同颜色的脂溶性色素,菌落可呈现金黄色、白色或柠檬色等。金黄色葡萄球菌在血琼脂平板上生长时,其菌落周围会形成明显的透明(β)溶血环。表皮葡萄球菌在血琼脂平板上呈白色或无色菌落,菌落周围无溶血环。腐生葡萄球菌在血琼脂平板上呈柠檬黄色或无色菌落,菌落周围亦无溶血环。葡萄球菌在肉汤培养基中呈均匀混浊生长。
生化反应
多数葡萄球菌能分解葡萄糖、麦芽糖及蔗糖,产酸不产生气。致病性菌株能分解甘露醇。
抗原结构
葡萄球菌A蛋白(staphylococcal protein A,SPA),存在于菌体细胞壁的一种表面蛋白,90%以上的金黄色葡萄球菌含有此抗原。SPA可与人类及多种哺乳动物的IgG Fc段非特异性结合,SPA与IgG结合后的复合物具有抗吞噬、促细胞分裂、引起超敏反应等多种生物学活性。临床上常用含SPA的葡萄球菌作为载体,结合已知的特异性抗体后,检测多种微生物抗原,此试验称为协同凝集试验。
荚膜,宿主体内的大多数金黄色葡萄球菌表面存在着荚膜多糖,表皮葡萄球菌仅个别菌株有此抗原。有利于细菌黏附到细胞表面(如生物性瓣膜、导管、人工关节等),与细菌的侵袭力有关。
多糖抗原,为半抗原,存在于细胞壁上。具有群抗原特异性,A群多糖抗原化学组成为磷壁酸中的N-乙酰氨基葡萄糖核糖醇残基,B群多糖抗原化学组成是磷壁酸中的N-乙酰葡糖胺丙三醇残基。
抵抗力
葡萄球菌对外界因素的抵抗力是无芽胞菌中最强的。其在含10%~15%NaCI的培养基中仍能生长,对碱性染料如甲基紫敏感。在干燥的脓液或者痰液中可以存活2~3个月。采用热力灭菌法80℃加热30min才能将其杀死。近年来由于广泛应用抗生素,耐药菌株迅速增多,尤其是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌已经成为医院内感染最常见的致病菌。金黄色葡萄球菌对青霉素的耐药率高于90%,对替考拉宁、万古霉素和利奈唑胺100%敏感。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的分离率在逐年上升,2019年总体接近30%。
毒素与酶
1.凝固酶:金黄色葡萄球菌产生的凝固酶有两种。①游离凝固酶:分泌至菌体外,被血浆中凝固酶反应因子激活,使液态纤维蛋白原成为固态纤维蛋白,导致血浆凝固。②结合凝固酶:结合在菌体表面(不释放),具有纤维蛋白原受体,可通过与纤维蛋白原结合,将其变为纤维蛋白而使细菌凝聚,亦称凝聚因子(clumping factor)。凝固酶阳性菌进入机体后,使周围血液或血浆中的纤维蛋白包被在菌体表面,除抵抗吞噬细胞的吞噬或胞内消化作用外,还可保护细菌免受血清杀菌物质的作用。病灶周围也常有纤维蛋白的凝固和沉积,细菌不易向外扩散,故葡萄球菌感染常有病灶局限化、脓汁黏稠、易形成血栓等特征。
2.葡萄球菌溶素(staphylolysin):金黄色葡萄球菌可产生α、β、γ和δ共4种葡萄球菌溶素,化学成分为蛋白质,具有反应原性。其中α溶素不仅对多种哺乳动物红细胞有溶血性贫血作用,对免疫细胞、血小板、肝细胞、成纤维细胞、血管平滑肌细胞等也有毒性作用。α溶素经甲醛处理后可脱毒制成类毒素,β溶素可损伤红细胞、白细胞、巨噬细胞和纤维细胞,γ溶素作用类似下述杀白细胞素,δ溶素具有光谱溶细胞作用。
3.杀白细胞素(leukocidin):可破坏人和动物的中性粒细胞和巨噬细胞,其机制是改变细胞膜的结构,在膜上形成小孔,使细胞对阳离子的通透性增加,最终导致细胞死亡。死亡的细胞可形成脓栓。
4.肠毒素(enterotoxin):30%-50%金黄色葡萄球菌可产生肠毒素,由染色体编码,其激活可能与质粒上编码的激活蛋白质有关。葡萄球菌肠毒素为一组耐热的可溶性蛋白质,已鉴定的有11个血清型(A~K),其中C型又可分为C1、C2、C3三个亚型,各型均可致食物中毒。葡萄球菌肠毒素加热100℃、30分钟不被破坏,能够抵抗胃肠液中蛋白酶的水解作用。食物如被产毒株污染可引起以呕吐为主要临床症状的急性胃肠炎、食物中毒。研究发现,某些葡萄球菌肠毒素具有超抗原作用,可多克隆激活T细胞,释放大量的TNF、IL-1、IFN-γ等细胞因子而致疾病。
5.表皮剥脱毒素(exfoliatin):又称表皮溶解毒素,可引起烫伤样皮肤综合征。是一种外毒素,分为A型和B型。表皮剥脱毒素能裂解皮肤细胞间桥小体,破坏细胞间的连接,可引起葡萄球菌烫伤样皮肤综合征。具有反应原性,可制成类毒素。
6.毒性休克综合征毒素1(Toxic Shock 综合征 Toxin-1,TSST-1):也是一种外毒素,可引起机体多器官或系统的功能紊乱或毒性休克综合征。
7.耐热核酸酶:由致病性葡萄球菌菌株产生,耐热,可降解核酸,临床上将其作为测定葡萄球菌是否有致病性的重要指标之一。
传播机制
传染源
主要是带菌者和患者。人群带菌者相当普遍,在一般人群中约15%鼻咽部带菌,医护人员带菌率约30%以上,免疫缺陷者、ICU病房患者带菌率亦很高。持续带菌与间歇带菌均可见,且耐药菌株占一定比例。自身感染部位的金黄色葡萄球菌与鼻咽部携带的金黄色葡萄球菌分子生物学特点一致,说明金黄色葡萄球菌带菌者可引起自身感染。
传播途径
主要为受损伤的皮肤黏膜或吸入染菌尘埃,进食含肠毒素的食物亦可致病。病房中凡可引起尘埃飞扬的操作(如整理床铺),均易导致葡萄球菌的传播。接受各种留置导管(如静脉导管、气管导管、尿管留置等)较长者,外源性感染者增多,主要是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。染菌手直接接触易感者为传播金黄色葡萄球菌感染的重要途径,在医院内尤为重要。
易感与高危人群
医院中较易发生金黄色葡萄球菌感染的是有创伤、烧伤、营养不良、免疫缺陷病、恶性肿瘤、肺部疾患、糖尿病及尿毒症患者,以及新生儿和老年人等。农民、工人及儿童因受伤机会多而易患金黄色葡萄球菌感染。
潜伏期
葡萄球菌产肠毒素株在合适温度下,产生大量肠毒素,人食用被污染的食物导致食物中毒,潜伏期为1~6小时。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌可引起细菌感染,其潜伏期通常是可变的,一般为4-10天。
发病机制
发病与否主要取决于葡萄球菌的毒力(主要是各种毒素与酶)与宿主免疫防御功能之间的关系。毒力强的菌株对于正常宿主,或低致病性菌株对免疫缺陷病的宿主,均可导致感染。某些感染过程中还有Ⅰ、Ⅳ型变态反应的参与。
宿主对金黄色葡萄球菌的防御机制主要是非特异性的。少量细菌越出寄居范围侵入深部组织,中性粒细胞、巨噬细胞和血清因子可迅速将病原及炎症局限化,导致局部感染,甚至化脓和脓肿形成。在少数情况下,如挤压疮疖破坏了局部防御功能,为细菌入侵与扩散创造了条件,导致金黄色葡萄球菌侵入血循环而引起败血症、器官感染及迁徙性病灶。
金黄色葡萄球菌感染的常见诱因有:①皮肤损伤,如各种伤口、烧伤、压疮及皮肤病等;②呼吸道损伤,如麻疹、流感、肺部手术后,气管插管及气管切开等;③免疫细胞缺陷,如中性粒细胞减少、糖尿病所致白细胞功能缺陷等;④其他因素,如体液免疫缺陷病(低球蛋白血症、IgM减少等)、药物(广谱抗菌药物、肾上腺皮质激素等)治疗、放射治疗及各种诊断治疗操作(如人工瓣膜、人造血管、起搏器及内镜等)所致损伤。医疗器械作为一种异物存在,是发生感染的重要诱因。
病理改变
化脓性炎症及脓肿形成是葡萄球菌感染的典型病理变化。无论是皮肤软组织局部病变,还是全身某一器官的病变,均基本相似。在侵入部位,葡萄球菌在大量繁殖的同时,产生各种毒素与酶类,并形成病理损害;受感染宿主在病理损害的刺激下,中性粒细胞与巨噬细胞进入葡萄球菌所在部位吞噬细菌,使病灶局限化,最终呈现化脓性炎症的特点。在此基础上,局部尚有小血栓形成,纤维蛋白沉积以及血供障碍,最终组织坏死与液化,直至形成脓肿。
临床表现
与葡萄球菌毒素有关的疾病
胃肠炎
有两种,一种是进食含肠毒素食物引起的食物中毒,另一种是抗菌药物应用后所致的抗生素相关性肠炎。进食金黄色葡萄球菌污染的食物后,平均2-3h后突然出现恶心、呕吐、中上腹痛,继以腹泻,呈水样或便溏。恶心与呕吐最为突出,呕吐物可为胆汁性,剧烈吐泻可致脱水及虚脱。极少数患者可有发热。多数患者一般在数小时至1日内迅速恢复。当优势菌被抗生素药抑制,耐药的金黄色葡萄球菌大量繁殖并产生肠毒素而引起腹泻。轻者每日2-3次,重者30余次,为黄绿色稀便,病重者含血液、黏液及伪膜。腹痛一般不显著,可伴呕吐。吐泻严重者可致脱水、电解质紊乱及血尿素氮增高。
毒性休克综合征
毒性休克综合征毒素1(toxic shock 综合征 toxin-1,TSST-1)引起毒性休克综合征(TSS)。TSS起病时表现为非特异性的流感样症状。月经相关TSS病例通常在月经开始后2或3日发病。患者表现为发热、低血压、不同程度的红色皮疹。黏膜受累很常见(如结膜充血)。TSS可迅速进展为呕吐、腹泻、精神错乱、肌痛、腹痛等症状。这些症状体现了这种疾病累及多系统的特征,包括肝、肾、胃肠道、中枢神经系统。皮肤脱屑常发生于康复期,大多在发病后1~2周。
烫伤样皮肤综合征
烫伤样皮肤综合征(staphylococcal scalded skin 综合征,SSSS),又称红皮病,由金黄色葡萄球菌产生的表皮剥脱性毒素引起。烫伤样皮肤综合征常见于儿童,5岁以下占90%以上,尤以新生儿及婴儿多见。感染灶以体表化脓性感染占绝大多数。致病菌主要是噬菌体Ⅱ群金黄色葡萄球菌,其产生的红疹毒素和剥脱性毒素可导致皮肤红斑及表皮剥脱。全身症状重,发热高;先于面部出现弥漫性红斑,迅速蔓延至躯干及四肢,皮损处有触痛,表皮浅层起皱、剥脱或引起松弛大疱,伴轻度渗出液,Nikolsky征阳性(即轻擦皮肤可致剥离),恢复期出现脱屑。
葡萄球菌猩红热属烫伤样皮肤综合征的轻型。起病急,有短期发热;充血、扁桃体肿大、口周苍白圈及Pastia线,分别占30%左右。皮疹为猩红热样,可伴斑疹、丘疹及轻度水肿等,多为全身分布,少数以病灶为中心向外扩展。恢复期一般无脱屑。
与葡萄球菌入侵及播散有关的疾病
皮肤与软组织感染
大多数为金黄色葡萄球菌引起,少数为表皮葡萄球菌所致。主要有疖、痈、毛囊炎、甲沟炎、外耳炎、海绵窦血栓形成、麦粒肿、伤口感染、压疮感染、蜂窝织炎、乳腺脓肿及肛周脓肿等。
败血症
大多数为金黄色葡萄球菌引起,表皮葡萄球菌较少见。一般在发生败血症前有某种皮肤感染灶,部分无明确原发感染灶。起病多急,出现寒战、弛张热或消耗热型、关节痛,常有肝脾大;虽有严重毒血症症状,而感染性休克的发生率较革兰阴性杆菌败血症为低。少数病例有瘀点,有的可见荨麻疹和猩红热样皮疹。脓疱疹发生率低。约半数患者病程中出现迁徙性损害或脓肿,主要为皮下脓肿、肺炎和胸膜炎、化脓性脑膜炎、肾脓肿、关节脓肿、肝脓肿及心内膜炎等。金黄色葡萄球菌败血症时肺部病变常较突出,约占半数病例,表现为咳嗽、咯脓血痰、胸痛和气急。胸部X线示两肺中下野有多数斑片状影或早期出现胸水和气胸。
心内膜炎
大多呈急性经过,起病急,有寒战、高热及毒血症症状。因常发生于心脏原来正常的患者,早期可无杂音。皮肤和黏膜瘀点出现率远较草绿色链球菌所致者少;肾、脑、眼底等的栓塞症状不多见。早期即可有心功能不全,较易发生心肌、心包、脑、脑膜、肾及肺等处的脓肿或化脓性栓塞。
肺炎及脓胸
可分为原发(吸入)性及继发(血源)性两类。患者以婴幼儿多见。病情发展多迅速,可有寒战、高热、呼吸困难、发绀、胸痛等,咳淡黄或橙红色稠痰,而肺部无明显实变体征,与病情不平行。可短期内出现呼吸、循环衰竭。胸部X线可见多发性炎症阴影或脓肿、蜂窝状改变及肺大泡形成等。脓胸往往继发于肺炎或肺脓肿,胸部手术后亦可并发脓胸。
脑膜炎
多见于2岁以下,但成人占一定比例,多有肺部感染、疖肿(面部并发海绵窦静脉炎、中耳炎等)。起势较缓,发热伴持久而剧烈的头痛,颈强直较一般脑膜炎明显。病初可见到瘀点或荨麻疹,有时可见到猩红热样皮疹及小脓疱。易伴发肺炎。早期脑脊液清浊不一,初起脑脊液中白细胞总数可低于1×109/L,因此早期可误诊为流行性乙型脑炎及结核性脑膜炎等。
尿路感染
表皮葡萄球菌及其他凝固酶阴性葡萄球菌尿路感染常见于尿路阻塞或留置导尿管的老年住院患者,一般无症状,移除导管后其病原菌即自行消失:但在少数情况下也可出现症状而需抗菌药物治疗。腐生葡萄球菌尿路感染在国外较常见,多见于女性,常累及上尿路,或导致膀胱炎。金黄色葡萄球菌可通过两种途径引起尿路感染:一是在败血症时侵入肾皮质,二是在下尿路病变或留置导管的基础上引起下尿路感染。
骨及关节感染
骨髓炎多见于儿童及青年,男多于女,一般继发于外伤感染后,发生于小腿者较多,表现为局部疼痛、活动受限,继而出现局部肿胀、发红、发热,伴体温升至39°C以上、乏力及全身疼痛等毒血症症状。椎骨骨髓炎大多见于成人,除局部疼痛外,常无其他症状,因而不易诊断。金黄色葡萄球菌关节炎各年龄均有发生,可累及正常或已有病变的关节,或发展为关节脓肿。类风湿关节炎患者长期应用肾上腺皮质激素时,其所致感染与类风湿关节炎重新发作不易区别。
诊断检查
实验室检查
血常规
免疫细胞总数及中性粒细胞显著增高,可有核左移。年老体弱、儿童或机体反应较低者白细胞可以不高。金黄色葡萄球菌败血症患者白细胞总数明显增高和降低者,提示感染严重,预后不良。
病原学检查
对病灶处的脓性分泌物可作直接涂片镜检,根据细菌形态、排列和染色性质作出初步诊断。
疑为败血症和心内膜炎者应常规做血培养。应用抗菌药物前,在寒战、高热时取血2~3次,每次间隔15~20分钟,采血量不少于5ml,连续采血2日。据调查,每次多采血1ml,可提高阳性率3%。有人统计在应用抗菌药物前培养1次的阳性率为80%,2次的阳性率为90%,3~4次的阳性率可达95%~98%以上。已用抗菌药物者则阳性率降至40%左右,但在每日高热时仍需取血培养2~3次。如培养出表皮葡萄球菌,不可轻易认定为污染,特别是两次以上获得同一表皮葡萄球菌,则更可明确诊断。由于广泛应用抗生素的影响,L型金黄色葡萄球菌感染有所增多,普通培养往往阴性,从而导致漏诊。一组报告采用l型细菌培养法(即高渗培养)诊断小儿金黄色葡萄球菌败血症21例,其中常规血培养仅1例阳性。
从其他体液中亦可培养出金黄色葡萄球菌,如脑膜炎患者的脑脊液、肺炎患者的痰液、TSS患者的阴道及宫腔或其他感染部位分泌物和骨髓炎患者的局部分泌物,均有分离出致病菌的机会。
血清学检查
当临床疑诊金黄色葡萄球菌败血症及心内膜炎时,而血培养多次阴性者,可作血清磷壁酸抗体检测。磷壁酸抗体一般于感染后7~12日出现,治疗后2~4周效价下降,于2~5个月消失。除浅表感染时多为阴性外,其他金黄色葡萄球菌感染者的阳性率均高,如金黄色葡萄球菌心内膜炎患者中约90%为阳性,假阴性率为5%~10%,假阳性率为2%~3%。磷壁酸抗体的应用及意义为:①疑诊金黄色葡萄球菌心内膜炎而血培养阴性者,如抗体阳性,可确诊;②深部金黄色葡萄球菌感染难以作培养者,抗体阳性可确诊,但阴性不能排除金黄色葡萄球菌感染;③判断抗菌药物对心内膜炎的疗效,有效时抗体滴度迅速降低;④判断复发,复发时抗体滴度骤然增高。
PCR
PCR灵敏度高,特异性强,将PCR扩增与基因序列测定相结合,可极大降低假阳性率。
诊断与鉴别诊断
在金黄色葡萄球菌皮肤皮肤和软组织感染中,局限性感染如疖、痈、脓疱疮等一般不难诊断。
烫伤样皮肤综合征应与药物引起的中毒性表皮坏死松解症(drug-induced toxic epidermal necrolysis,DTEN)相鉴别,后者系药物所致,病前有用药史,多见于成人,皮疹为全身性,皮肤触痛轻,而黏膜同时受累,病程长,可持续1~3周,对抗菌药物无效,大剂量肾上腺皮质激素有效,病死率较高。
葡萄球菌猩红热主要应与猩红热鉴别,葡萄球菌猩红热病前多有体表化脓性感染,较少出现猩红热常见的软腭黏膜疹、草莓舌、口周苍白及颈淋巴结肿大,皮肤脱屑更少见,皮疹形态以潮热充血疹多见,而猩红热以潮红充血疹加鸡皮疹多见,感染部位分泌物培养可提供有力的鉴别依据。
全身性及内脏金黄色葡萄球菌感染有时不易诊断,出现以下情况者应高度警惕:①病前有明显的金黄色葡萄球菌感染诱因,如皮肤和黏膜损伤、免疫功能缺陷、长期应用广谱抗菌药物及肾上腺皮质激素等药物,或有不洁饮食史、污染手术史及注射史等;②由于金黄色葡萄球菌致病性强,临床表现如毒血症症状较重,且发展较快;③金黄色葡萄球菌感染容易形成迁徙性损害,一般为局部脓肿,其中在皮肤及皮下者较易发现,而深部脓肿则较隐蔽,一经发现,有助于诊断;④金黄色葡萄球菌常对多种抗菌药物耐药,如使用一般抗菌药物疗效不佳,亦应注意金黄色葡萄球菌感染的可能。
干预治疗
治疗原则
手术切口和所有化脓灶的充分引流是葡萄球菌感染最重要的治疗。社区获得性耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的出现增加了脓液培养的重要性,用于明确致病病株及其药敏。假体相关感染的治疗通常须移除假体设备。对无法移除假体的感染或凝固酶阴性葡萄球菌引起的感染,不移除假体而首先启动药物治疗的决策需非常谨慎。由于金黄色葡萄球菌菌血症易引起各种并发症(如心内膜炎、感染灶播散),疗程通常会拉长至4~6周,除非确定患者属于发生上述并发症的低危人群。
严重葡萄球菌感染的治疗包括加强支持疗法,引流脓液及选用适当抗菌药物等综合措施。除腐生葡萄球菌外,金黄色葡萄球菌及表皮葡萄球菌对多种抗菌药物耐药,故有必要针对其耐药特点选用敏感的抗菌药物。
抗菌治疗疗程
关于金黄色葡萄球菌感染治疗疗程仍有争议。复杂性菌血症患者发生心内膜炎和感染灶播散的风险增加。发生复杂性菌血症的高危因素包括:治疗96小时后血培养仍持续阳性、社区获得的金黄色葡萄球菌感染、无法移除感染源(如血管内导管)、感染有皮肤表现或菌栓栓塞表现。对于免疫功能正常的患者,如预计进行短程治疗,检查经食管超声心动图排除心内膜炎是必要的,因为无论是临床表现还是其他实验室检查结果都无法准确排查菌血症是否累及心脏。此外,建议积极进行影像学检查以明确潜在的感染播散灶。必须仔细评估所有有临床症状的身体部位。
抗菌药物选择
由于多药耐药菌株的流行,凝固酶阳性和凝固酶阴性葡萄球菌感染的抗菌药物选择日益困难。葡萄球菌对多种抗生素类别(包括β-内酰胺类、氨基糖苷类、氟喹诺酮类和较少一部分的糖肽类)的耐药均有所增加。凝固酶阴性葡萄球菌的耐药趋势更明显:医院获得的凝固酶阴性葡萄球菌有80%以上对甲氧西林耐药,而这些耐甲氧西林菌株通常也对大多数其他抗生素耐药。
特殊情况下的抗菌治疗
治疗简单皮肤皮肤和软组织感染,口服抗葡萄球菌药物通常可以达到成功疗效。对于其他感染,建议静脉用药。金黄色葡萄球菌心内膜炎是一种严重的感染,通常需要立即进行经验性抗菌治疗。对于自体瓣膜心内膜炎,推荐使用β-内酰胺类药物联合治疗,而对于耐甲氧西林金黄色葡萄球菌,则建议使用万古霉素或达托霉素。治疗周期一般为4至6周,但假体瓣膜心内膜炎可能需要更长时间的治疗和手术干预。在治疗儿童的骨髓炎或成人的关节感染时,疗程和方法也会根据具体情况进行调整,以确保感染得到有效控制。
葡萄球菌感染经验性治疗的用药选择某种程度上取决于当地特定(葡萄球菌流行株)的药敏情况。万古霉素和达托霉素日益成为社区获得性和医院获得性感染的首选药物。社区获得性皮肤软组织耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染的增加引起了人们对确定合适经验疗法的关注。对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌有效的口服制剂包括克林霉素、甲氧苄啶一磺胺甲噁唑、多西环素、利奈唑胺和特地唑胺。
中毒性休克综合征的治疗
支持疗法、纠正低血压是TSS治疗的主要方法。患者可能需要液体复苏以及升压药物治疗。应立即清除卫生棉条或其他体内填充物。抗生素的作用不太确切。一些研究者建议使用克林霉素联合半合成苄青霉素或万古霉素(如分离株对甲氧西林耐药)。之所以推荐使用克林霉素,是因为它是一种蛋白质合成抑制剂,可以减少体外毒素合成。利奈唑胺可能是有效的。联用半合成青霉素或糖肽类是为了消除任何潜在的感染灶,消除定植的细菌,减少感染复发的风险。一些报道表明静脉注射免疫球蛋白成功协助治疗TSS。糖皮质激素在这种疾病治疗中的作用尚不确定。
其他毒素介导疾病的治疗
葡萄球菌性食物中毒的治疗仅为支持对症处理。对于SSSS,抗菌治疗的目标主要针对原发感染灶。
预防免疫
预防
由于对葡萄球菌致病机制并不完全清楚、流行特征亦未充分阐明,针对性措施尚不十分完善,所以预防葡萄球菌感染仍然是相当棘手的公共卫生问题。对葡萄球菌感染发生和发展的预防应为综合性措施:①保持皮肤清洁,避免创伤;②做好病房消毒隔离工作,防止金黄色葡萄球菌交叉感染;③合理处理医护人员中的金黄色葡萄球菌带菌者,必要时调离工作;④及早发现感染灶,按需要给予适当抗菌药物,并施行必要的手术如切开引流、排脓等;⑤对于疮疖不宜挤压或挑刺,特别是在头面部;合理应用肾上腺皮质激素、广谱抗菌药物及各种导管、插管等;⑥加强慢性病及重危患者的支持疗法,减轻免疫缺陷病的负面影响,并增强机体防御功能。
免疫
人类对葡萄球菌有一定的天然免疫力。只有当皮肤黏膜受伤后,或患有慢性消耗性疾病如结核病、糖尿病、肿瘤等以及其他病原体感染导致宿主免疫力降低时,才易引起葡萄球菌感染。患病恢复后虽能获得一定的免疫力,但不强,难以防止再次感染。所以要注意个人卫生、消毒隔离和防止医源性感染。
流行病学
人群分布
葡萄球菌广泛分布于自然界,例如空气、土壤、物品、人和动物体表及与外界相通的腔道中。大部分是不致病的腐物寄生菌。一般鼻咽部带菌率为20%~50%,医务人员的带菌率可高达70%以上,是医院内交叉感染的重要传染源。社区获得性感染,主要发生在团队运动员、军人、囚犯、无家可归者、生活在封闭机构的儿童以及属于一般称为“社区”的门诊患者中。与动物有关的FAI(农场获得性感染),也称为LAI(牲畜获得性感染);这些疾病的病原体定植于与动物有过直接或间接接触的人群。
金黄色葡萄球菌是一种与人类共生的正常菌群,同时也是一种条件致病菌,并且是医院内感染的常见原因,尤其在新生儿重症监护室(NICU)中。在健康人群中,大约30%的人有过金黄色葡萄球菌定植,而10%的人有持续性定植。在特定人群中,如依赖胰岛素治疗的糖尿病患者、HIV患者、血液透析患者、静脉吸毒者和有皮肤破损者,金黄色葡萄球菌的定植率更高。
发病情况
作为最重要的食物中毒之一,葡萄球菌性食物中毒现象在全球广泛存在。在美国,由葡萄球菌引起的食源性疾病在所有食源性疾病中排第五位。在欧洲,由葡萄球菌引起的食物中毒在所有常见病原体引起的食源性疾病中排第四位。在中国,大部分地区15%以上的食品样品中存在金黄色葡萄球菌,且在偶然爆发的食物中毒事件中,90%以上是由金黄色葡萄球菌引起。
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌除了是医院获得感染的重要致病菌之外,逐渐成为社区获得感染的重要病原体,全球多地区均有报道社区获得性耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染暴发。金黄色葡萄球菌感染一般呈散发,亦可呈流行或暴发,后者多为耐甲氧西林金黄色葡萄球菌菌株或毒力强的菌株所致。全年均可发生,以夏秋季发病较多。金黄色葡萄球菌毒素休克综合征(TSS)在20世纪80年代初引起了人们的注意,与新引进入市场的一种高吸水性卫生棉条的使用有关。非月经相关的TSS常见于外科或产后伤口感染患者。
金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,SA)多感染婴幼儿,分甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌(Methicillin-sensitive staphylococcus aureus,MSSA)和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌,MSSA和MRSA均可引起休克型肺炎或坏死性肺炎,中国也有儿童社区获得性MRSA(CA-MRSA)肺炎报道,该菌感染病死率较高。
皮肤皮肤和软组织感染、食物中毒、尿路感染及骨髓炎等预后良好。败血症在有效药物处理下病死率仍高,约30%。因脑膜炎死亡者可达50%~60%。治疗早晚对肺炎患者的影响较大,在积极治疗下病死率为15%~20%,否则可达50%左右,幼儿和老年者的预后较差。对同一部位感染而言,MRSA所致者的预后比敏感菌所致者差,原因是抗感染效果差,病死率高。TSS的病死率约3%~6%。
代表病菌
根据产生的色素以及生化反应的不同,将葡萄球菌属分为金黄色葡萄球菌(S. aureus)、表皮葡萄球菌(S. epidermidis)和腐生葡萄球菌(S. saprophyticus)等三个代表种。
金黄色葡萄球菌
金黄色葡萄球菌是众多葡萄球菌种类中毒力最强的,即便有多种有效的抗生素,金黄色葡萄球菌感染依然是引起全球范围内致死性感染的重要病原体。金黄色葡萄球菌是一种多功能细菌,能通过产生毒素和非毒素介导的机制致病。该细菌可以引起多种医院获得或社区获得的感染,严重程度从皮肤软组织轻症感染到危及生命的全身系统性感染,不一而足。
金黄色葡萄球菌是革兰染色阳性,菌体球形,直径约1.0μm,固体培养基上生长时常呈葡萄串状排列,脓汁或液体培养基中散在排列。无鞭毛,不形成芽孢,有毒株可形成荚膜。该菌营养要求不高,在普通培养基上生长良好。需氧或兼性厌氧,在18~40℃均可生长。耐盐性强,在含有100~150g/L NaCl培养基中能生长,故可用高盐培养基分离菌种。普通琼脂平板上形成圆形、表面光滑湿润、不透明的菌落。典型菌株产生脂溶性的金黄色色素而使菌落皇金黄色。在血琼脂平板上,因金黄色葡萄球菌(S.aureus)能产生葡萄球菌溶素,在菌落周围形成明显的透明溶血环。
金黄色葡萄球菌可进一步用噬菌体分型,分为4群23型。噬菌体分型在流行病学调查时追踪传染源及研究菌型与疾病关系上均有重要意义。金黄色葡萄球菌对外界抵抗力较强,它在干燥的脓液、痰液中可存活2~3个月,60℃加热1小时或80℃加热30分钟才能将其杀死,对苄青霉素、金霉素、庆大霉素等高度敏感。但该菌容易产耐药性,多年抗生素的选择作用导致耐药菌株越来越多。其中耐甲氧西林金黄色葡萄球菌已成为院内感染及深部感染的最常见致病菌,而且致死率相当高。
表皮葡萄球菌
表皮葡萄球菌是一种凝固酶阴性、革兰氏阳性球菌,可形成簇状,是一种过氧化氢酶阳性和兼性厌氧菌。它通常定植于人体皮肤和黏膜表面,不致病。然而,表皮葡萄球菌常通过假体装置(如人工瓣膜、心脏装置、静脉导管等)侵入人体,少量表皮葡萄球菌沿着假体装置进入血液,产生荚膜,保护它们免受宿主免疫防御或抗菌剂的侵害。表皮葡萄球菌是院内感染的常见原因之一,感染率与金黄色葡萄球菌相当。
表皮葡萄球菌和其他凝固酶阴性葡萄球菌是静脉内导管感染相关血流感染的主要原因之一。感染主要发生在细菌从患者皮肤转移到导管表面,但它们也可以通过管腔表面迁移。对于患有导管感染的患者,他们可能表现出局部症状,如导管插入部位周围的炎症、红肿或化脓。他们也可能表现出全身症状,如发热、低血压和败血症的其他症状。表皮葡萄球菌也是感染性心内膜炎主要原因之一。
腐生葡萄球菌
腐生葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus)是一种革兰氏阳性、凝固酶阴性、非溶血性球菌,它是导致单纯性无并发症尿路感染(UTI)的常见原因,尤其是在年轻性活跃的女性中。较少见的情况下,它还导致包括急性肾盂肾炎、尿道炎、附睾炎和前列腺炎在内的并发症。
急性单纯性尿路感染的特征是排尿困难和尿频,常见于免疫正常的非妊娠成年女性,并且是女性最常见的细菌感染。复杂感染通常涉及免疫受损、老年、男性、孕妇、糖尿病患者,以及有泌尿系统异常(如留置导尿管或肾脏疾病)的患者。
腐生葡萄球菌可以通过其对新生物菌素的耐药性来区分其他凝固酶阴性葡萄球菌。与其他泌尿道病原体一样,腐生葡萄球菌利用尿素酶产生氨。然而,与许多这些生物不同的是,它不能还原硝酸盐。
腐生葡萄球菌是人类正常菌群的一部分,定植在会阴、直肠、尿道、宫颈和胃肠道。还发现,腐生葡萄球菌是猪和牛常见的胃肠道菌群,因此可能通过食用这些动物的食物传播给人类。
相关事件
2016年根据中国的《食品安全法》规定,小牛电动葡萄球菌(S. vitulinus,2022年更名为小牛动物球菌Mammaliicoccus vitulinus)、木糖葡萄球菌(S. xylosus)、肉葡萄球菌(S. carnosus)的安全性评估材料审查通过,列入《可用于食品的菌种名单》。
参考资料
Staphylococcus Aureus.sciencephoto.2024-04-05
Staphylococcus.GBIF.2024-02-09
Integrated Taxonomic Information System - Report.ITIS.2024-04-06
Staphylococcal Taxonomy.ResearchGate.2024-05-06
Integrated Taxonomic Information System - Report.ITIS.2024-04-06
Staphylococcus hominis subsp. hominis.GBIF.2024-04-22
Share data.GBIF.2024-04-05
关于印发儿童社区获得性肺炎诊疗规范(2019年版)的通知.卫健委网站.2024-04-06
Methicillin Resistant Staphylococcus aureus (MRSA).亚里桑那洲卫生部.2024-04-05
葡萄球菌烫伤样皮肤综合征.默沙东诊疗手册.2024-05-24
What is a staph infection?.clevelandclinic.2024-04-05
Staphylococcus.citexs.2024-04-22
Staphylococcus epidermidis Infection.NCBI.2024-04-21
Staphylococcus saprophyticus Infection.NCBI.2024-04-06
腐生葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus).GBIF.2024-04-05
关于小牛葡萄球菌等3菌种的公告.卫健委网站.2024-04-06
解读关于《可用于食品的菌种名单》和《可用于婴幼儿食品的菌种名单》更新的公告(2022年第4号).中国国家卫健委.2024-04-06